JP2020037017A - Fluid jet tissue ablation and cold coagulation (AQUABLATION) method and apparatus - Google Patents
Fluid jet tissue ablation and cold coagulation (AQUABLATION) method and apparatus Download PDFInfo
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Abstract
Description
(相互参照)
本PCT出願は、2014年6月30日に出願された“FLUID JET TISSUE ABLATION AND INDUCED HEMOSTASIS(AQUABLATION) METHODS AND APPARATUS”と題する米国出願番号第62/019,299号[代理人書類番号第41502−712.101号]、および2014年8月4日に出願された“FLUID JET TISSUE ABLATION AND INDUCED HEMOSTASIS(AQUABLATION) METHODS AND APPARATUS”と題する米国出願番号第62/032,958号[代理人書類番号第41502−712.102号]に基づく優先権を主張しており、これらの米国出願の全体の開示は本明細書中に参考として援用される。
(Cross-reference)
This PCT application is filed on Jun. 30, 2014, entitled "FLUID JET TISSUE ABLATION AND INDUCED HEMOSTASSIS (AQUABLATION) METHODS AND APPARATUS," Ser. No. 62 / 019,299 [Attorney Docket No. 150] U.S. Application No. 62 / 032,958 entitled "FLUID JET TISSUE ABLATION AND INDUCED HEMOSTASSIS (AQUABLATION) METHODS AND APPARATUS" filed on August 4, 2014 [Attorney Docket No.] No. 41502-712.102], the entire disclosures of these U.S. applications being incorporated herein by reference. Which it is incorporated.
このPCT出願の主題は、出願人がともに所有する以下の米国特許および係属中の出願に関連し、そしてこれらの全体の開示は参考として援用される:2013年9月6日に出願された“AUTOMATED IMAGE−GUIDED TISSUE RESECTION AND TREATMENT”と題する米国出願番号第61/874,849号[代理人書類番号第41502−708.101号];2014年3月31日に出願された“AUTOMATED IMAGE−GUIDED TISSUE RESECTION AND TREATMENT”と題する米国出願番号第61/972,730号[代理人書類番号第41502−708.102号];2014年6月30日に出願された“AUTOMATED IMAGE−GUIDED TISSUE RESECTION AND TREATMENT”と題する米国出願番号第62/019,305号[代理人書類番号第41502−708.103号];2010年2月4日に出願され、“MULTI FLUID TISSUE RESECTION METHODS AND DEVICES”と題され、米国特許出願公開第20110184391号として公開された米国出願番号第12/700,568号[代理人書類番号第41502−703.501号]。 The subject matter of this PCT application is related to the following U.S. patents and pending applications owned by the same applicant, and the entire disclosures of which are incorporated by reference: "Application filed September 6, 2013" U.S. Application No. 61 / 874,849 entitled "AUTOMATED IMAGE-GUIDED TISSUE RESECTION AND TREAMENT" [Attorney Docket No. 41502-708.101]; "AUTOMATED IMAGE-GUIDED" filed March 31, 2014. US Application No. 61 / 972,730 entitled "TISSUE RESECTION AND TREAMENT" [Attorney Docket No. 41502-708.102]; U.S. Application No. 62 / 019,305 entitled "UIDED TISSUE RESECTION AND TREAMMENT" [Attorney Docket No. 41502-708.103]; filed February 4, 2010, and filed on February 4, 2010. No. 12 / 700,568 [Attorney Docket No. 41502-703.501], entitled "US Patent Application Publication No. 20110184391.
このPCT出願の主題はまた、2013年2月28日に出願された“AUTOMATED IMAGE−GUIDED TISSUE RESECTION AND TREATMENT”と題するPCT出願第PCT/US2013/028441号[代理人書類番号第41502−705.601号]および2011年2月4日に出願され、2011年11月8日に国際公開第WO2011097505号として公開された“MULTI FLUID TISSUE RESECTION METHODS AND DEVICES”と題するPCT出願第PCT/US2011/023781号[代理人書類番号第41502−703.602]に関連し、これら出願の全体の開示は、本明細書中に参考として援用される。 The subject matter of this PCT application is also PCT application No. PCT / US2013 / 028441 entitled "AUTOMATED IMAGE-GUIDED TISSUE RESECTION AND TREAMENT" filed on February 28, 2013 [Attorney Docket No. 41502-705.601]. No. PCT / US2011 / 023781 entitled "MULTI FLUID TISSUE RESECTION METHODS AND DEVICES" filed on Feb. 4, 2011 and published on Nov. 8, 2011 as International Publication No. WO2011107505 [ No. 4,1502-703.602], the entire disclosures of these applications are hereby incorporated by reference.
(背景)
本発明の分野は、組織の処置に関し、より具体的には、前立腺等の器官の外科手術処置に関する。
(background)
The field of the invention relates to the treatment of tissue, and more particularly, to the surgical treatment of organs such as the prostate.
患者等の対象の組織を切開する先行技術の方法および装置は、少なくとも場合によっては、理想的とは言えない結果をもたらし得る。例えば、前立腺手術の先行技術の方法は、少なくともいくつかの事例では、理想的であろうものより長い治癒時間および理想的とは言えない結果をもたらし得る。少なくともいくつかの事例では、組織切除の先行技術の方法および装置は、理想的であろうものより多くの出血をもたらし得る。また、組織を切断する先行技術の方法および装置は、理想的であろうものより正確ではない切断を提供し得る。電気焼灼器およびレーザ凝固は、出血の潜在的解決策として提案されているが、電気焼灼器またはレーザ凝固を用いた処置は、組織の除去に付加的ステップをもたらし得、出血の制御は、理想的とは言えない。また、電気焼灼器と関連付けられた熱は、少なくともいくつかの事例では、理想的とは言えない結果をもたらし得る。 Prior art methods and devices for dissecting tissue of a subject, such as a patient, can produce, at least in some cases, less than ideal results. For example, prior art methods of prostate surgery may, at least in some cases, result in longer healing times and less than ideal results than would be ideal. In at least some cases, prior art methods and devices for tissue resection may result in more bleeding than would be ideal. Also, prior art methods and devices for cutting tissue may provide less accurate cutting than would be ideal. Although electrocautery and laser coagulation have been proposed as potential solutions to bleeding, treatment with electrocautery or laser coagulation can provide additional steps in tissue removal, and control of bleeding is ideal. Not a target. Also, the heat associated with electrocautery may, at least in some cases, result in less than ideal results.
先行技術の外科手術手技を用いた場合、患者の回復時間は、組織が除去される様式に関連し得、回復時間が短縮された外科手術手技を提供することは、有用となるであろう。また、組織ドレナージは、理想的であろうものを幾分上回り得、組織が切開される様式に関連し得る。少なくともいくつかの事例では、患者は、外科手術後の輸血から利益を享受し得、輸血が外科手術に続いて殆ど要求されない場合、より良好となるであろう。 With prior art surgical procedures, the patient's recovery time may be related to the manner in which the tissue is removed, and it would be useful to provide a surgical procedure with reduced recovery times. Also, tissue drainage may be somewhat better than would be ideal and may relate to the manner in which the tissue is dissected. In at least some cases, patients may benefit from post-surgery blood transfusions and will be better if blood transfusions are rarely required following surgery.
ウォータージェットを用いた組織の除去は、組織の除去の成功をもたらし得るが、実施形態に関連する研究は、さらなる改良が有用であり得ることを示唆する。例えば、ウォータージェットを用いて組織を除去する先行技術の方法および装置は、少なくともいくつかの事例では、理想的であろうものより幾分正確ではない切断および潜在的により多くの出血をもたらし得る。組織切断の先行技術の方法は、組織への熱伝達低下を伴って、流体ジェット技術を用いて組織を切断切除することができるが、実施形態に関連する研究は、少なくともいくつかの事例では、従来技術のウォータージェット切断が、理想的であろうもの幾分上回り得る出血の量をもたらし得ることを示唆する。 Although removal of tissue using a water jet may result in successful removal of the tissue, studies related to embodiments suggest that further improvements may be useful. For example, prior art methods and devices for removing tissue using a water jet may, at least in some cases, result in a somewhat less accurate cut and potentially more bleeding than would be ideal. Although prior art methods of tissue cutting can cut and ablate tissue using fluid jet technology with reduced heat transfer to the tissue, studies related to embodiments have shown that at least in some cases, It suggests that prior art water jet cutting can result in an amount of bleeding that can be somewhat greater than would be ideal.
前述に照らして、外科手術等の組織処置のための改良された方法および装置を提供することが有用となるであろう。理想的には、そのような方法は、出血が減少し、結果が改良された、組織の改良された切除を提供するであろう。 In light of the foregoing, it would be useful to provide improved methods and devices for tissue procedures such as surgery. Ideally, such a method would provide improved resection of tissue with reduced bleeding and improved results.
(要旨)
実施形態は、ウォータージェットを用いて組織を切断する改良された方法および装置を提供する。多くの実施形態では、本装置は、血液損失または組織ドレナージのうちの1つ以上を阻止するために、組織除去に伴って止血を提供するように構成される。多くの実施形態では、ノズルは、キャビテーションおよび複数の飛散パルスを提供するために、液体ジェットを液体媒体中で放出する。キャビテーションおよび複数の飛散パルスは、出血を阻止するための凝血を助長するために、血管組織に影響を及ぼすことができる。多くの実施形態では、血管組織の脈管は、ウォータージェットのキャビテーションが組織に接触する領域から所定の距離において影響を受ける。多くの実施形態では、キャビテーションおよび複数の飛散パルスは、血管の凝血助長変化に関連する血管に沿って伝搬するパルス状剪断波に関連する。多くの実施形態では、ノズルは、実質的浸食性組織除去を提供するために、組織除去プロファイルから所定の距離に留置され、血管組織およびコラーゲンのより少ない非血管組織は、類似速度で除去される。代替として、または組み合わせて、ノズルは、実質的に選択的である組織除去を提供するために、組織除去プロファイルから所定の距離に留置されることができ、血管組織およびコラーゲンのより少ない非血管組織は、実質的に異なる速度で除去される。多くの実施形態では、脈管壁の内皮細胞内膜は、脈管内の血液凝血を助長するために影響を受ける。
(Abstract)
Embodiments provide an improved method and apparatus for cutting tissue using a water jet. In many embodiments, the device is configured to provide hemostasis with tissue removal to prevent one or more of blood loss or tissue drainage. In many embodiments, the nozzle emits a liquid jet in a liquid medium to provide cavitation and multiple flying pulses. Cavitation and multiple splashing pulses can affect vascular tissue to facilitate blood clotting to prevent bleeding. In many embodiments, the vessels of the vascular tissue are affected at a predetermined distance from the area where the cavitation of the water jet contacts the tissue. In many embodiments, the cavitation and the plurality of flying pulses are associated with a pulsed shear wave propagating along a blood vessel associated with a blood coagulation-assisted change. In many embodiments, the nozzle is placed a predetermined distance from the tissue removal profile to provide substantial erosive tissue removal, and vascular tissue and non-vascular tissue with less collagen are removed at a similar rate. . Alternatively, or in combination, the nozzle can be deployed a predetermined distance from the tissue removal profile to provide substantially selective tissue removal, providing less vascular tissue and less collagenous tissue. Are removed at substantially different rates. In many embodiments, the endothelial lining of the vessel wall is affected to facilitate intravascular clotting of blood.
多くの実施形態では、血管組織の出血は、内皮傷害、剪断応力、および血流の低下に関連する毛細血管ならびに細動脈内の誘発性血栓症;血小板の付着および凝集;フィブリンの沈着;閉塞性脈管凝血に関連するフィブリンの沈着;影響を受ける域内の流体圧力;除去プロファイルからある距離における影響を受ける域内の流体圧力;影響を受ける脈管の血液阻止;影響を受ける血管の部分的圧潰;影響を受ける血管の完全圧潰;ならびにそれらの組み合わせのうちの1つ以上を伴って阻止される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
血管組織をアブレーションする方法であって、
ジェットを提供するノズルを液体媒体中の血管組織に向かって指向するステップと、
前記血管組織を複数の飛散パルスを用いて除去するステップと、
を含み、前記血管組織の出血が、阻止される、方法。
(項目2)
前記ノズルは、前記血管組織の脈管および非血管組織を類似速度で除去するために、前記組織から遷移閾値距離を超えない距離に位置付けられる、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記ジェットは、前記血管組織の脈管および非血管組織を類似速度で除去するために、実質的に浸食性のジェットを含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記複数の飛散パルスは、前記血管組織の脈管および非血管組織を類似速度で除去するために、実質的に浸食性の飛散パルスを含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記ノズルは、脈管の除去を阻止し、そして前記血管組織の非血管組織を異なる速度で選択的に除去するために、前記組織から、遷移閾値距離を上回る距離に位置付けられる、項目1に記載の方法。
(項目6)
組織は、除去プロファイルに伴って除去され、前記出血は、前記除去プロファイルから所定距離で阻止される、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記血管組織の出血は、内皮傷害、剪断応力、および血流の低下に関連する毛細血管ならびに細動脈内の誘発性血栓症;血小板の付着および凝集;フィブリンの沈着;閉塞性脈管凝血に関連するフィブリンの沈着;影響を受ける域内の流体圧力;除去プロファイルから所定距離における影響を受ける域内の流体圧力;前記影響を受ける脈管内の血流阻害;前記影響を受ける血管の部分的圧潰;前記影響を受ける血管の完全圧潰;ならびにそれらの組み合わせのうちの1つ以上に伴って阻止される、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記飛散パルスは、前記切断プロファイルから前記血管の影響を受ける場所までの距離に延在する、パルス状剪断波を提供し、前記影響を受ける場所は、血液凝血を助長する、項目1に記載の方法。
(項目9)
複数のポンプパルスが、除去のための組織の場所に指向され、前記複数のパルスはそれぞれ、複数の飛散パルスを含み、前記組織は、前記ポンプパルスのそれぞれの複数の飛散パルスを用いて、前記場所から除去される、項目1に記載の方法。
(項目10)
血管組織をアブレーションするための装置であって、
ポンプと、
前記ポンプに結合されるノズルであって、液体中への浸漬のためのサイズにされる、ノズルと、
前記ポンプおよび前記ノズルに結合される回路であって、前記液体の中に放出されるジェットを用いて、複数の飛散パルスを提供するように構成される、回路と、を備える、装置。
(項目11)
前記ポンプは、所定の流速を提供し、前記ノズルは、前記切断プロファイルから前記血管の影響を受ける場所までの距離に延在するパルス状剪断波を提供するために、複数の飛散パルスを提供するように構成され、前記影響を受ける場所は、血液凝血を助長する、項目10に記載の装置。
(項目12)
前記ノズルは、前記組織から閾値遷移距離を超えない距離において、前記組織と配列される、項目10に記載の装置。
(項目13)
前記ノズルは、前記組織から閾値遷移距離を上回る距離において、前記組織と配列される、項目10に記載の装置。
(項目14)
前記ノズルを用いて前記血管組織を処置するための命令を備える、プロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、前記命令に応答して前記ノズルを移動させるための連結部に結合され、前記プロセッサは、前記プロファイルからの選択的組織除去のために、閾値遷移距離を超えない距離に位置付けられる前記ノズルを用いて、組織除去プロファイルに伴って前記組織を除去するための命令を備える、項目10に記載の装置。
(項目15)
前記ポンプは、複数のポンプパルスを送達するためのピストンを備え、前記ノズルおよび前記ポンプの流速は、複数のポンプパルスを提供するように構成され、前記複数のポンプパルスはそれぞれ、複数の飛散パルスを提供する、項目10に記載の装置。
(項目16)
前記項目のいずれか1つに記載の装置を使用するステップを含む、方法。
(項目17)
組織を切断する方法であって、
液体ジェットを切断されるべき組織に向かって指向するステップを含み、ジェット流体力学パラメータは、前記組織の機械的破壊を可能にするように構成され、前記ジェット流体力学パラメータはまた、出血を阻止するように構成される、方法。
(項目18)
前記流体力学パラメータは、流体ジェット速度または剪断応力場のうちの1つ以上を備える、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記ジェットの流体力学パラメータは、出血の阻止とともに組織を切断するために、キャビテーション場を制御する、項目17に記載の方法。
(項目20)
血管新生組織を切断する方法であって、
ジェットを提供するノズルを液体媒体中の前記血管組織に向かって指向するステップと、
前記血管新生組織を前記ジェットと前記組織の機械的相互作用によって切断するステップと、
を含み、前記血管組織内の切断された脈管の出血が阻止される、方法。
(項目21)
前記血管組織内の切断された脈管の出血は、液体ジェットの1つ以上の流体力学パラメータに応答して、血小板凝集または血栓形成のうちの1つ以上によって阻止され、前記液体ジェットの1つ以上の流体力学パラメータは、速度、剪断応力、または圧力のうちの1つ以上を備える、項目20に記載の方法。
(項目22)
出血が、キャビテーションと前記切断された脈管の相互作用によって阻止される、項目20に記載の方法。
(項目23)
前記飛散パルスは、前記切断プロファイルから前記血管の影響を受ける場所までの距離に延在するパルス状剪断波を提供し、前記剪断波は、前記影響を受ける場所における止血を助長する、項目1に記載の装置または項目20に記載の方法。
In many embodiments, bleeding of vascular tissue is induced thrombosis in capillaries and arterioles associated with endothelial injury, shear stress, and reduced blood flow; platelet adhesion and aggregation; fibrin deposition; Deposition of fibrin associated with vascular clotting; fluid pressure in the affected area; fluid pressure in the affected area at some distance from the ablation profile; blood arrest in the affected vessel; partial collapse of the affected vessel; Complete crushing of the affected blood vessels; as well as one or more of their combinations are prevented.
The present invention provides, for example, the following.
(Item 1)
A method of ablating vascular tissue,
Directing a nozzle providing a jet toward vascular tissue in a liquid medium;
Removing the vascular tissue using a plurality of scattering pulses,
Wherein bleeding of said vascular tissue is prevented.
(Item 2)
The method of claim 1, wherein the nozzle is positioned at a distance from the tissue that does not exceed a transition threshold distance to remove vascular and non-vascular tissue of the vascular tissue at a similar rate.
(Item 3)
The method of claim 1, wherein the jet comprises a substantially erodible jet to remove vascular and non-vascular tissue of the vascular tissue at a similar rate.
(Item 4)
The method of claim 1, wherein the plurality of splattering pulses comprises substantially erodible splattering pulses to remove vascular and non-vascular tissue of the vascular tissue at a similar rate.
(Item 5)
The nozzle of claim 1, wherein the nozzle is positioned at a distance greater than a transition threshold distance from the tissue to prevent removal of vessels and selectively remove non-vascular tissue of the vascular tissue at different rates. the method of.
(Item 6)
The method of claim 1, wherein the tissue is removed with a removal profile, and the bleeding is stopped at a predetermined distance from the removal profile.
(Item 7)
Bleeding of the vascular tissue is associated with induced thrombosis in capillaries and arterioles associated with endothelial injury, shear stress, and reduced blood flow; platelet adhesion and aggregation; fibrin deposition; obstructive vascular coagulation Fluid pressure in the affected area; fluid pressure in the affected area at a predetermined distance from the ablation profile; impeded blood flow in the affected vessel; partial collapse of the affected vessel; 2. The method of item 1, wherein the crushing of the affected blood vessel is inhibited; and is accompanied by one or more of the combinations thereof.
(Item 8)
The item of claim 1, wherein the splattering pulse provides a pulsed shear wave extending a distance from the cutting profile to a location affected by the blood vessel, wherein the affected location promotes blood clotting. Method.
(Item 9)
A plurality of pump pulses are directed to a location of the tissue for removal, the plurality of pulses each including a plurality of splash pulses, wherein the tissue uses the plurality of splash pulses of each of the pump pulses, 2. The method of item 1, wherein the method is removed from the location.
(Item 10)
An apparatus for ablating vascular tissue, comprising:
Pump and
A nozzle coupled to the pump, the nozzle sized for immersion in a liquid; and
A circuit coupled to the pump and the nozzle, wherein the circuit is configured to provide a plurality of splatter pulses using a jet ejected into the liquid.
(Item 11)
The pump provides a predetermined flow rate, and the nozzle provides a plurality of splattering pulses to provide a pulsed shear wave extending from the cutting profile to a location affected by the vessel. 11. The apparatus of claim 10, wherein the affected location facilitates blood clotting.
(Item 12)
The apparatus of claim 10, wherein the nozzle is arranged with the tissue at a distance from the tissue not exceeding a threshold transition distance.
(Item 13)
The apparatus of claim 10, wherein the nozzle is aligned with the tissue at a distance greater than a threshold transition distance from the tissue.
(Item 14)
Further comprising a processor comprising instructions for treating the vascular tissue with the nozzle, wherein the processor is coupled to a connection for moving the nozzle in response to the instruction, the processor comprising: The apparatus of claim 10 comprising instructions for removing the tissue with a tissue removal profile using the nozzle positioned at a distance not exceeding a threshold transition distance for selective tissue removal from a profile. .
(Item 15)
The pump comprises a piston for delivering a plurality of pump pulses, and the flow rate of the nozzle and the pump is configured to provide a plurality of pump pulses, the plurality of pump pulses each comprising a plurality of scatter pulses. The apparatus of claim 10, wherein the apparatus provides:
(Item 16)
A method comprising using an apparatus according to any one of the preceding items.
(Item 17)
A method of cutting tissue,
Directing the liquid jet toward the tissue to be cut, wherein the jet hydrodynamic parameters are configured to allow mechanical disruption of the tissue, wherein the jet hydrodynamic parameters also inhibit bleeding The method that is configured.
(Item 18)
18. The method of item 17, wherein the hydrodynamic parameter comprises one or more of a fluid jet velocity or a shear stress field.
(Item 19)
18. The method of claim 17, wherein the hydrodynamic parameters of the jet control a cavitation field to cut tissue with arrest of bleeding.
(Item 20)
A method of cutting neovascular tissue, comprising:
Directing a nozzle providing a jet towards the vascular tissue in a liquid medium;
Cutting the neovascularized tissue by mechanical interaction between the jet and the tissue;
Wherein bleeding of severed vessels in said vascular tissue is prevented.
(Item 21)
Bleeding of the severed vessel in the vascular tissue is prevented by one or more of platelet aggregation or thrombus formation in response to one or more hydrodynamic parameters of the liquid jet, and one of the liquid jets 21. The method of item 20, wherein the hydrodynamic parameters comprise one or more of velocity, shear stress, or pressure.
(Item 22)
21. The method of item 20, wherein bleeding is prevented by cavitation and the interaction of the severed vessel.
(Item 23)
The item 1, wherein the splattering pulse provides a pulsed shear wave extending a distance from the cutting profile to a location affected by the blood vessel, wherein the shear wave promotes hemostasis at the affected location. 21. The apparatus of claim 20 or the method of item 20.
本開示の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、および添付図面を参照することにより、本開示の特徴および利点のより深い理解が得られるであろう。 A better understanding of the features and advantages of the present disclosure will be obtained by reference to the following detailed description that sets forth illustrative embodiments, which utilize the principles of the present disclosure, and the accompanying drawings. Would.
(詳細な説明)
本開示の実施形態の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、および添付図面を参照することにより、本開示の特徴および利点のより良い理解が得られるであろう。
(Detailed description)
A better understanding of the features and advantages of the present disclosure will be obtained by reference to the following detailed description that sets forth illustrative embodiments, in which the principles of the embodiments of the present disclosure are utilized, and the accompanying drawings. Will be.
発明を実施するための形態は、多くの詳細を含有するが、これらは、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本発明の異なる実施例および側面を例証するにすぎないと解釈されるべきである。本発明の範囲は、上記で詳細に議論されていない他の実施形態を含むことを理解されたい。当業者に明白となるであろう、種々の他の修正、変更、および変化例が、本明細書で説明されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書で開示される本発明の方法および装置の配列、動作、および詳細に行われてもよい。 The detailed description contains many details, which should not be construed as limiting the scope of the invention, but merely as illustrating different embodiments and aspects of the invention. Should be interpreted as: It should be understood that the scope of the present invention includes other embodiments not discussed in detail above. Various other modifications, changes, and variations will be apparent to those skilled in the art and are disclosed herein without departing from the spirit and scope of the invention as described herein. The arrangement, operation, and details of the method and apparatus of the present invention may be practiced.
本明細書で使用されるように、用語「アクァビーム(AquaBeam)」は、キャビテーションを組織に提供するために液体中に提供される液体ジェットを包含する。 As used herein, the term "AquaBeam" encompasses a liquid jet provided in a liquid to provide cavitation to tissue.
本明細書に開示されるような組織切断に伴って止血を提供するための流体ジェット組織アブレーション(以降、「アクァアブレーション(Aquablation)」)ならびに方法および装置は、多くの先行技術の外科手術手技および装置との組み合わせに非常に好適である。多くの実施形態では、ジェットを用いた組織切開に関連する、改良された止血が、提供される。多くの実施形態では、ジェットは、ジェットのキャビテーションを誘発する、液体媒体中のジェットを含み、これは、冷炎域と称され得、高速度流体ジェットとジェットに接触する脈管との間の実質的に機械的な剪断応力相互作用に関連し得る。多くの実施形態では、ジェットは、ジェットの組織除去が、組織のタイプおよび組織のコラーゲンの量に実質的に鈍感であって、血管および肉芽組織を類似速度で切断し得るように、キャビテーションの閾値を上回る十分なエネルギーを含む。組織のジェットおよび対応する剪断との機械的接触は、微小な血栓症を毛細血管内に誘発することができ、細動脈は、改良された凝血および対応する止血を提供することができる。多くの実施形態では、内皮細胞が、血液凝血因子の放出を促進するように影響を受け得る。本明細書に説明されるような内皮細胞への影響は、改良された止血を提供するために、ジェットおよび液体媒体のキャビテーションが組織に衝打する部位から所定の距離で生じ得る。多くの実施形態では、実質的に機械的な剪断応力は、内皮細胞への損傷を提供し、そして血流の低下を提供することができ、閉塞性脈管凝血を提供するように、血小板の付着および凝集ならびにフィブリンの沈着を促進かつ向上させ得る。 Fluid jet tissue ablation to provide hemostasis in conjunction with tissue cutting as disclosed herein (hereinafter "Aquaablation") and methods and devices are well-known in the art for many prior art surgical procedures. And is very suitable for combination with a device. In many embodiments, improved hemostasis associated with tissue dissection using a jet is provided. In many embodiments, the jet comprises a jet in a liquid medium that induces cavitation of the jet, which may be referred to as a cold flame zone, between the high velocity fluid jet and a vessel in contact with the jet. It may be associated with a substantially mechanical shear stress interaction. In many embodiments, the jet has a cavitation threshold such that the tissue removal of the jet is substantially insensitive to the tissue type and the amount of collagen in the tissue and can cut blood vessels and granulation tissue at similar rates. Includes enough energy to exceed Mechanical contact of the tissue with the jets and corresponding shear can induce microthrombosis in the capillaries, and the arterioles can provide improved clotting and corresponding hemostasis. In many embodiments, endothelial cells can be affected to facilitate the release of blood clotting factors. Effects on endothelial cells as described herein can occur at a predetermined distance from the site where cavitation of the jet and liquid medium strikes tissue to provide improved hemostasis. In many embodiments, substantially mechanical shear stress can provide damage to endothelial cells and provide reduced blood flow, such that platelet-like It can promote and enhance adhesion and aggregation and fibrin deposition.
多くの実施形態では、ジェットによって供給される剪断応力は、補体活性化から独立して、血小板凝集を誘発するために十分である。補体活性化から独立した血小板凝集は、前述のような動脈狭窄等における高い血流力学剪断の面積に類似する様式で生じ得る。Blood.Sep 15,2006;108(6):1903−1910.PMCID:PMC1895550 Activation−independent platelet adhesion and aggregation under elevated shear stress(ZM Rugerri et al)を参照されたい。十分な期間の間、ウォータージェット剪断応力を影響を受ける脈管に直接提供することによって、血小板凝集は、初期止血を達成し、凝血カスケードが、影響を受ける脈管を血栓症にし、持続的止血を達成することを可能にし得る。剪断が増加するにつれて、止血血小板凝集を達成するための時間は、減少し得る。本明細書に説明されるようなアクァアブレーションは、ポンプパワー(およびそれに伴って、流体速度ならびに剪断応力の大きさ)およびウォータージェットの並進の速度を制御することによって、止血を改良するように調整されることができる。多くの実施形態では、ポンプパワーがより高く、ジェットの並進がより低速であるほど、促進性の止血となる(pro−hemostatic)。代替として、または組み合わせて、種々の止血因子(局所圧力勾配、剪断変調止血、キャビテーション誘発性血栓症)の相対的寄与は、ジェットノズル出口から進行した距離に伴う炎域の発生に関連するため、ジェット(具体的ポンプパワーのための)位置に対する脈管位置に応じて変動し得る。 In many embodiments, the shear stress provided by the jet is sufficient to induce platelet aggregation independent of complement activation. Platelet aggregation independent of complement activation can occur in a manner similar to areas of high hemodynamic shear, such as in arterial stenosis, as described above. Blood. Sep 15, 2006; 108 (6): 1903-1910. PMCID: PMC 1895550 Activation-independent platelet adhesion and aggregation under elevated shear stress (ZM Rugerri et al). By providing a water jet shear stress directly to the affected vessel for a sufficient period of time, platelet aggregation achieves initial hemostasis and the coagulation cascade causes the affected vessel to thrombosis and sustained hemostasis. Can be achieved. As the shear increases, the time to achieve hemostatic platelet aggregation may decrease. Aqua ablation as described herein may improve hemostasis by controlling the pump power (and concomitantly the fluid velocity and the magnitude of the shear stress) and the rate of translation of the water jet. Can be adjusted. In many embodiments, the higher the pump power and the slower the translation of the jet, the more pro-hemostatic. Alternatively or in combination, the relative contribution of various hemostatic factors (local pressure gradient, shear-modulated hemostasis, cavitation-induced thrombosis) is related to the development of the flame zone with distance traveled from the jet nozzle outlet, It may vary depending on vessel position relative to jet (for specific pump power) position.
脈管凝血は、多くの方法のうちの1つ以上において提供されることができるが、多くの実施形態では、ウォータージェットを用いた組織処置の間の影響を受ける域内の流体圧力は、影響を受ける脈管から退出する血液を迅速に阻止し、実質的に低下させ得る。多くの実施形態では、本明細書に説明されるような止血は、影響を受ける脈管の部分的または完全圧潰に関連する。多くの実施形態では、キャビテーションを用いて提供される実質的に機械的な剪断応力は、流体ジェット組織切除および組織のアブレーションだけではなく、また、熱を伴わない組織凝血を提供することができる。 Although vascular coagulation can be provided in one or more of a number of ways, in many embodiments, the fluid pressure in the affected area during tissue treatment with a water jet reduces the effect. Blood exiting the receiving vessel may be quickly blocked and substantially reduced. In many embodiments, hemostasis as described herein is associated with a partial or complete collapse of the affected vessel. In many embodiments, the substantially mechanical shear stress provided using cavitation may provide not only fluid jet tissue ablation and tissue ablation, but also tissue coagulation without heat.
図1Aは、本明細書に開示されるようなキャビテーション103を伴う軸方向の流れのウォータージェット101として加圧された流体を送達するように配向されるノズル104を伴う遠位端を有するシャフト102を備え得る、ハンドヘルドデバイスを備える、装置100を示す。ジェットおよび組織Tは、生理食塩水または別の液体等の液体L中に浸漬され、例えば、本明細書に開示されるようなキャビテーションを伴う飛散パルスを提供することができる。液体は、液体の上方の空気等のガスGとともに、組織上に提供されることができる。代替として、または組み合わせて、組織は、例えば、液体で被覆された内部組織を含んでいてもよい。水または他の流体が、ノズルから圧力下で送達される。ハンドヘルドデバイス100は、軸方向ウォータージェットまたは他の加圧された流体流れを送達可能であって、例えば、組織または骨を手動切断するために有用である。ハンドヘルドデバイス100は、典型的には、接続コード126によって、加圧された流体源120、流体フローモニタ122、および制御回路124に接続される。流体フローモニタ122は、例えば、圧力モニタを備えてもよい。ユーザは、したがって、制御回路を使用して、軸方向および回転移動パラメータに加え、流体圧力、ノズルの移動(速度、方向、限界等)および処置プロトコルの他の側面を制御することができる。随意に、図示されないが、ノズル104は、処置のさらなる柔軟性を可能にするため、流体流れFSの幅および焦点を調節するために調節可能であり得る。組織を切断するために使用されるとき、ハンドヘルドシャフトは、解剖刀として操作されることができる。代替として、ノズルは、回転、並進、および発振プローブ等のコンピュータ制御される位置決めシステム、またはロボットアーム、ならびにそれらの組み合わせ上に搭載されることができる。 FIG. 1A shows a shaft 102 having a distal end with a nozzle 104 oriented to deliver pressurized fluid as an axial flow water jet 101 with cavitation 103 as disclosed herein. 1 shows an apparatus 100 comprising a handheld device, which may comprise: The jet and tissue T can be immersed in a liquid L, such as saline or another liquid, for example, to provide a flying pulse with cavitation as disclosed herein. The liquid may be provided on the tissue with a gas G, such as air, above the liquid. Alternatively or in combination, the tissue may include, for example, internal tissue coated with a liquid. Water or other fluid is delivered under pressure from the nozzle. The handheld device 100 can deliver an axial water jet or other pressurized fluid flow, and is useful, for example, for manually cutting tissue or bone. The handheld device 100 is typically connected by a connection cord 126 to a pressurized fluid source 120, a fluid flow monitor 122, and a control circuit 124. Fluid flow monitor 122 may include, for example, a pressure monitor. The user can thus use the control circuitry to control fluid pressure, nozzle movement (speed, direction, limits, etc.) and other aspects of the treatment protocol, as well as axial and rotational movement parameters. Optionally, although not shown, the nozzle 104 may be adjustable to adjust the width and focus of the fluid flow FS to allow for more flexibility in the procedure. When used to cut tissue, the handheld shaft can be operated as a dissector. Alternatively, the nozzle can be mounted on a computer controlled positioning system, such as a rotation, translation, and oscillation probe, or a robot arm, and combinations thereof.
多くの実施形態では、加圧されたポンプは、例えば、ピストンポンプ等の高圧ポンプを備える。制御回路は、制御された流速を提供するように、圧力モニタ122に結合されることができる。制御された流速は、ノズルと組み合わせて、本明細書に開示されるように、組織を切開するために、所定の距離でキャビテーション炎域を提供することができる。 In many embodiments, the pressurized pump comprises a high-pressure pump, such as, for example, a piston pump. A control circuit may be coupled to the pressure monitor 122 to provide a controlled flow rate. The controlled flow rate, in combination with the nozzle, can provide a cavitation flame zone at a predetermined distance to dissect tissue, as disclosed herein.
図1Bは、実施形態による、組織Tを処置するために好適なコンピュータ制御デバイスを備える、装置100を示す。装置100は、コンピュータコマンドに応答して組織を処置するために、処置プローブに結合される、連結部130を備えてもよい。連結部は、例えば、並進可能であるか、または回転、発振、および並進可能であるか、ならびにそれらの組み合わせである、連結部を備えてもよい。連結部は、プロセッサ132に結合されることができ、そして例えば、ユーザ制御下、誘導されてもよい。本明細書に開示される実施形態は、参照することによって本明細書のいずれかに組み込まれる、コンピュータ制御式画像誘導処置装置等の組織を除去するための多くのデバイスとの組み合わせに好適である。 FIG. 1B shows an apparatus 100 comprising a computer controlled device suitable for treating a tissue T, according to an embodiment. Apparatus 100 may include a coupling 130 coupled to the treatment probe for treating tissue in response to a computer command. The connection may include, for example, a connection that is translatable or rotatable, oscillating, and translatable, and a combination thereof. The link may be coupled to the processor 132 and may be guided, for example, under user control. The embodiments disclosed herein are suitable for combination with a number of devices for removing tissue, such as a computer-controlled image guided treatment device, which are incorporated herein by reference. .
図1Cは、実施形態による、組織を処置するためのノズル104を示す。ノズルは、本明細書に説明されるような多くの方法のうちの1つ以上で構成されることができ、本明細書に説明されるような止血を伴う組織除去を提供するための流速と組み合わせるために好適である。多くの実施形態では、ノズルを通る流速およびノズルの構成は、最大組織除去距離を提供する。ノズルからのジェット101は、選択的組織除去領域105および非選択的組織除去領域107を備えてもよい。ジェットの選択的組織除去領域105は、組織のコラーゲンに応答した速度で組織を選択的に除去することができる。例えば、血管壁等のコラーゲン性組織は、肉芽組織等のコラーゲンのより少ない組織より迅速に除去されることができる。ジェットの非選択的組織除去領域107は、異なる量のコラーゲンを有する組織を実質的に類似する速度で除去することができる。例えば、血管壁等のコラーゲン性組織は、肉芽組織等のコラーゲンのより少ない組織と実質的に類似する速度で除去されることができる。閾値遷移域109は、選択的組織除去領域と非選択的組織除去領域との間に位置することができる。 FIG. 1C illustrates a nozzle 104 for treating tissue, according to an embodiment. The nozzle may be configured in one or more of a number of ways as described herein, and the flow rate to provide tissue removal with hemostasis as described herein. Suitable for combination. In many embodiments, the flow rate through the nozzle and the configuration of the nozzle provide the maximum tissue removal distance. The jet 101 from the nozzle may include a selective tissue removal area 105 and a non-selective tissue removal area 107. The selective tissue removal region 105 of the jet can selectively remove tissue at a rate responsive to the tissue's collagen. For example, collagenous tissue, such as blood vessel walls, can be removed more quickly than tissue with less collagen, such as granulation tissue. The non-selective tissue removal region 107 of the jet can remove tissue having different amounts of collagen at substantially similar rates. For example, collagenous tissue such as blood vessel walls can be removed at a rate substantially similar to less collagenous tissue such as granulation tissue. The threshold transition region 109 can be located between the selective tissue removal region and the non-selective tissue removal region.
ノズルは、流体送達要素の流体送達要素および設計考察を備える、キャリア382上に搭載されることができる。キャリア382は、例えば、回転し、並進し、そして発振するプローブ上に提供されることができる。流体送達要素のジェットオリフィス111の設計は、複数の飛散パルスを提供するように、本明細書で説明される多くの方法のうちの1つ以上の方法で構成することができる。ジェットオリフィス幾何学形状を変化させることによって、流体ジェットアブレーション特性を変化させることができる。例えば、円錐角変動113が、ノズル出口で発生するキャビテーション103の増加または減少をもたらし得る。ジェットオリフィス設計は、オリフィス111の入口または出口のうちの1つ以上に円錐を備えてもよい。円錐角は、例えば、0度から180度まで様々であり得る。 The nozzle can be mounted on a carrier 382 that comprises the fluid delivery elements and design considerations of the fluid delivery element. The carrier 382 can be provided on a rotating, translating, and oscillating probe, for example. The design of the jet orifice 111 of the fluid delivery element can be configured in one or more of the many ways described herein to provide multiple scatter pulses. By changing the jet orifice geometry, the fluid jet ablation characteristics can be changed. For example, cone angle variation 113 may cause an increase or decrease in cavitation 103 occurring at the nozzle exit. The jet orifice design may include a cone at one or more of the inlets or outlets of orifice 111. The cone angle can vary, for example, from 0 degrees to 180 degrees.
多くの実施形態では、ジェットノズルプロファイルもまた、流体加速度およびキャビテーションの量に影響を及ぼす。例えば、鋭いエッジのオリフィスは、大静脈効果(vena cava effect)から出口においてより高いジェット速度を誘発することができ、対応して、ジェット遠方場におけるより多くの量のキャビテーション103を伴う。 In many embodiments, the jet nozzle profile also affects the amount of fluid acceleration and cavitation. For example, a sharp edge orifice can induce a higher jet velocity at the exit from the vena cava effect, with a correspondingly higher amount of cavitation 103 in the jet far field.
オリフィス直径115およびオリフィス長117変動が、ノズル背圧および流体流;の退出速度の変動をもたらし得る。結果として生じるキャビテーション領域は、これらのパラメータのそれぞれとともに変化する。キャビテーション領域は、ノズルによって生成されるキャビテーション気泡雲を含み得る。組織浸透の深さは、本明細書に説明されるように判定および制御されることができる。多くの実施形態では、キャビテーション領域は、超音波撮像または光学撮像を用いて、それらの組み合わせで可視化することができる。キャビテーション領域は、同伴領域が可視化されることを可能にし、流体炎域と称され得る、気泡が形成される領域に対応する。キャビテーション領域の冷却切断は、最小限の組織損傷を伴って、組織除去を可能にすることができる。多くの実施形態では、約40度〜約80度の範囲内の円錐角である。オリフィスの内径に対するオリフィス長の比は、約1〜10の範囲内、例えば、約4〜7の範囲内であり得る。当業者は、本明細書で提供される教示に基づいて、本明細書で説明されるように組織を処置するようなジェットオリフィスを設計することができる。 Variations in orifice diameter 115 and orifice length 117 can cause variations in nozzle back pressure and the exit velocity of the fluid stream. The resulting cavitation area changes with each of these parameters. The cavitation area may include a cavitation bubble cloud generated by the nozzle. The depth of tissue penetration can be determined and controlled as described herein. In many embodiments, the cavitation regions can be visualized using ultrasound or optical imaging and combinations thereof. The cavitation area corresponds to the area where bubbles are formed, which allows the entrainment area to be visualized and may be referred to as a fluid flame area. Cool cutting of the cavitation area can allow for tissue removal with minimal tissue damage. In many embodiments, the cone angle ranges from about 40 degrees to about 80 degrees. The ratio of the orifice length to the inner diameter of the orifice can be in the range of about 1 to 10, for example, in the range of about 4 to 7. One of ordinary skill in the art, based on the teachings provided herein, can design a jet orifice to treat tissue as described herein.
COLD炎域 COLD flame area
図2は、実施形態による、ヒトの眼に可視的なアブレーション炎域を示す。 FIG. 2 illustrates an ablation zone visible to the human eye, according to an embodiment.
図3は、図2におけるようなアブレーション炎域の高速画像を示す。画像は、約1/400秒の速度で撮影された。 FIG. 3 shows a high-speed image of the ablation flame region as in FIG. Images were taken at a speed of about 1/400 second.
図2および3のデータは、アブレーション炎域が、ノズルから放出されたときにアブレーション流れで生成される複数の白色雲を含むことを示す。実施形態に関連する研究は、キャビテーション雲が特徴的な飛散周波数でジェットから飛散できることを示している。各雲の長さ992は、雲の飛散周波数および速度に関連する。ジェットの相対的に冷たいアブレーション炎域は、本明細書で説明されるように組織を制御された深さまで切断するように調節することができる、ジェットの切断長に対応する長さ990を備える。多くの実施形態では、ジェットのノズルは、雲が組織を衝打する前に、飛散雲が実質的に形成することを可能にするために、図3に示されるような非切断構成で飛散雲の長さ992の少なくとも約4分の1に配置される。より大きい断面サイズへのこの飛散雲の飛散はまた、雲をより大きい組織の領域に分配する際に改良された組織除去を提供し、ジェットのパルス間で改良された重複を提供することもできる。 The data in FIGS. 2 and 3 indicate that the ablation flame region includes a plurality of white clouds created in the ablation stream when emitted from the nozzle. Studies relating to embodiments have shown that cavitation clouds can be ejected from jets at characteristic ejection frequencies. The length 992 of each cloud is related to the cloud's flying frequency and speed. The relatively cold ablation flame zone of the jet comprises a length 990 corresponding to the cutting length of the jet, which can be adjusted to cut tissue to a controlled depth as described herein. In many embodiments, the nozzles of the jet are used in a non-cutting configuration as shown in FIG. 3 to allow the flying clouds to substantially form before the clouds strike the tissue. At least about one-quarter of the length 992. This dispersal of the splatter cloud to a larger cross-sectional size can also provide improved tissue removal in distributing the cloud to a larger tissue area and provide improved overlap between pulses of the jet. .
ジェットの衝撃圧力に加えて、画像の白色雲に対応する、高度乱流および侵襲的領域は、本明細書で説明されるような組織のアブレーションに実質的に寄与する。白色雲は、複数のキャビテーション領域を備える。水を含む加圧液体が水に注入されるとき、小さなキャビテーションが、ノズル出口付近で、剪断層内の低い圧力の領域中に生成される。小型キャビテーションは、キャビテーション渦を含んでもよい。キャビテーション渦は、相互と合併し、高速画像内でキャビテーション雲として出現する、大きな離散キャビテーション構造を形成する。これらのキャビテーション雲は、組織と相互作用するときに効果的なアブレーションを提供する。いかなる特定の理論によっても束縛されることなく、組織を衝打するキャビテーション雲は、組織を衝打するキャビテーション雲を画定する高速流体と組み合わせて、キャビテーションに関連する組織の大幅な浸食を引き起こすと考えられる。 In addition to the impact pressure of the jet, highly turbulent and invasive regions, corresponding to white clouds in the image, substantially contribute to tissue ablation as described herein. White clouds comprise a plurality of cavitation areas. When a pressurized liquid, including water, is injected into the water, small cavitations are created in the region of low pressure in the shear layer near the nozzle outlet. Small cavitation may include cavitation vortices. Cavitation vortices merge with each other and form large discrete cavitation structures that appear as cavitation clouds in high-speed images. These cavitation clouds provide effective ablation when interacting with tissue. Without being bound by any particular theory, it is believed that cavitation clouds striking tissue, in combination with the high velocity fluid that defines the cavitation clouds striking tissue, cause significant cavitation-related tissue erosion. Can be
本明細書で説明されるようなノズルおよび圧力は、本明細書で提供される教示に基づいて、例えば、当業者によるノズルの角度の制御により、パルス状の雲を提供するように構成することができる。多くの実施形態では、流体送達要素のノズルは、組織のアブレーションを向上させるために、キャビテーションジェットを備える。 Nozzles and pressures as described herein may be configured to provide pulsed clouds based on the teachings provided herein, for example, by controlling the angle of the nozzle by those skilled in the art. Can be. In many embodiments, the nozzle of the fluid delivery element is provided with a cavitation jet to enhance tissue ablation.
流体送達要素ノズルおよび圧力は、組織の除去に好適な飛散周波数を提供するように配列することができる。流体送達要素は、本明細書に説明されるように、改良された組織切除を提供するように、組織から所定の距離でプローブ上に位置することができる。 The fluid delivery element nozzles and pressures can be arranged to provide a flying frequency suitable for tissue removal. The fluid delivery element can be located on the probe at a predetermined distance from the tissue to provide improved tissue ablation, as described herein.
多くの実施形態では、「炎域」の「白色雲」は、周辺の水がジェットに引き込まれるか、またはその中に「同伴される」、「同伴」領域を備える。実施形態に関する作業は、流体の同伴が飛散周波数に関連し得ることを示唆する。 In many embodiments, the "flame zone" "white cloud" comprises an "entrained" area where the surrounding water is drawn into or "entrained" by the jet. Work on embodiments suggests that fluid entrainment may be related to splash frequency.
ジェットから飛散される雲の飛散周波数およびサイズは、実施形態によると、組織アブレーションを提供するために使用することができる。飛散周波数は、各雲が組織と相互作用する場所の重複を提供するように、長手軸の周囲のプローブの角度掃引速度と組み合わせることができる。 The flying frequency and size of the clouds flying from the jet, according to embodiments, can be used to provide tissue ablation. The splash frequency can be combined with the angular sweep rate of the probe about the longitudinal axis to provide an overlap of where each cloud interacts with the tissue.
本明細書で説明されるような飛散パルスは、本明細書で説明されるように、ジェットのスキャンと有利に組み合わせることができる。 Scattering pulses as described herein can be advantageously combined with scanning a jet, as described herein.
図4は、実施形態による、複数の重複場所997で円滑な制御された組織浸食を提供する、複数の飛散パルス995およびアブレーションジェットの掃引を示す。本飛散周波数は、複数の飛散雲が脈動ポンプの各パルスについて提供されるように、ポンプが使用されるときにポンプ周波数より実質的に速くあり得る。プローブの掃引速度は、例えば、重複パルスを提供するように構成される飛散雲を用いて、改良された組織除去を提供するように飛散周波数に関連し得る。 FIG. 4 illustrates multiple scatter pulses 995 and ablation jet sweeps that provide smooth, controlled tissue erosion at multiple overlapping locations 997, according to an embodiment. The splash frequency may be substantially faster than the pump frequency when the pump is used, such that multiple splash clouds are provided for each pulse of the pulsating pump. The sweep speed of the probe may be related to the flying frequency to provide improved tissue removal, for example, using flying clouds configured to provide overlapping pulses.
多くの実施形態では、本システムは、ポンプの各パルスについて複数の飛散パルスを提供するために、飛散パルスの周波数より小さい周波数を有するポンプを備える。ポンプは、例えば、約50Hz〜約200Hzの範囲内で、少なくとも約50Hzのパルス繰り返し数を有することができ、飛散パルスは、例えば、約1kHz〜約10kHzの範囲内で、少なくとも約500Hzの周波数を含む。 In many embodiments, the system comprises a pump having a frequency less than the frequency of the splatter pulse to provide a plurality of splatter pulses for each pulse of the pump. The pump may have a pulse repetition rate of at least about 50 Hz, e.g., in the range of about 50 Hz to about 200 Hz, and the splash pulse may have a frequency of at least about 500 Hz, e.g., in the range of about 1 kHz to about 10 kHz. Including.
ポンプのパルスが例証されているが、連続流れポンプを用いて、パルス状雲の類似スキャンを提供することができる。 Although pump pulses are illustrated, a continuous scan pump can be used to provide a similar scan of pulsed clouds.
ノズルは、多くの方法のうちの1つ以上の方法で構成することができるが、多くの実施形態では、ノズルは、約0.02〜約0.3の範囲内、例えば、約0.10〜約0.25の範囲内、そして多くの実施形態では、約0.14〜約0.2の範囲内のストローハル数(以降、「St」)を含む。 The nozzle can be configured in one or more of a number of ways, but in many embodiments, the nozzle is in the range of about 0.02 to about 0.3, for example, about 0.10 A Strouhal number (hereinafter "St") in the range of from about 0.15 to about 0.25, and in many embodiments, from about 0.14 to about 0.2.
多くの実施形態では、ストローハル数は、以下によって定義される。 In many embodiments, the Strouhal number is defined by:
St=(Fshed)*(W)/U St = (Fshed) * (W) / U
式中、Fshedは、飛散周波数であり、Wは、キャビテーションジェットの幅または直径であり、Uは、出口におけるジェットの速度である。当業者は、本明細書で説明される実施形態による組み合わせに好適な飛散周波数を得るために、本明細書で説明されるようなノズルを修正することができ、組織除去に好適な雲の長さ、および飛散周波数を判定するように、実験を行うことができる。 Where Fshed is the splash frequency, W is the width or diameter of the cavitation jet, and U is the velocity of the jet at the exit. One skilled in the art can modify the nozzle as described herein to obtain a suitable flying frequency for the combination according to the embodiments described herein, and can use a suitable cloud length for tissue removal. Experiments can be performed to determine the frequency and the scattering frequency.
複数の飛散雲を提供するノズル構成は、本明細書で説明されるような処置プローブのうちの1つ以上とともに使用するために好適である。 Nozzle configurations that provide multiple flying clouds are suitable for use with one or more of the treatment probes as described herein.
キャビテーション Cavitation
キャビテーションは、高圧ウォータージェットがノズルを通って液体媒体の中へ発射するときに起こる現象である。微量の蒸気および/またはガスを含有する核が、一般的に知られている熱付加方法よりもむしろ圧力の降下を受けるとそれらは不安定になるため、局所的蒸気ポケットが形成される。キャビテーションは、局所圧力が蒸気圧を下回るときに起こり、これは、それぞれ以下の方程式によって統制される、負の圧力係数(−Cp)がキャビテーション数(σ)より大きいときに起こる。
式中、prefは、ノズル深さにおける静水圧であり、pは、ジェットにおける局所圧力であり、ρは、流体密度であり、vrefは、ノズルにおけるウォータージェットの出口速度であり、pvは、蒸気圧である。液体が収縮領域を通って流れるとき、その速度は、連続性を維持するように増加し、ベンチュリ効果として知られている、対応する圧力の降下がある。これを水面下のウォータージェットに適用して、ノズルを通って退出する水の速度が、収縮により著しく増加させられる一方で、ジェット流れの圧力は、実質的に低減させられる。圧力低減が十分に有意であるとき、これは、蒸気圧を下回り、蒸気空洞形成をもたらし得る。 Where pref is the hydrostatic pressure at the nozzle depth, p is the local pressure at the jet, ρ is the fluid density, vref is the exit velocity of the water jet at the nozzle, and pv is the steam Pressure. As the liquid flows through the contraction region, its velocity increases to maintain continuity, with a corresponding pressure drop known as the Venturi effect. Applying this to a submerged water jet, the velocity of the water exiting through the nozzle is significantly increased by shrinkage, while the pressure of the jet stream is substantially reduced. When the pressure reduction is significant enough, this can be below the vapor pressure, resulting in vapor cavitation.
所定の流動力学のために、それを上回るとキャビテーションが起こらず、そしてそれを下回ると増加したキャビテーションする領域サイズが存在し得る、キャビテーション数σが存在する。いくつかのより小さいポケットが、より大きい蒸気空洞を形成するように組み合わされ得る。ウォータージェットのモーメントが、ノズルからさらに離れて周辺媒体の中へ蒸気雲を運搬すると、粘性力がジェット速度を降下させ、対応する圧力の上昇がある。この上昇は、蒸気空洞を崩壊させ、近くの水をさらに加速し、局在化マイクロジェットを形成させる圧力パルスをもたらす。液体マイクロジェットおよび圧力パルスの両方が、材料の損傷閾値エネルギーを超え、浸食を引き起こし得る。速度の急速な損失により、ジェットが所定の距離を超えてノズルから離れて移動すると、流れの運動エネルギーが、もはや閾値エネルギーを超えなくなり、崩壊したキャビテーション雲からの圧力波およびマイクロジェットが、浸食のための主な様式になる。 For a given flow mechanics, there is a cavitation number σ above which there may be cavitation below which there may be an increased cavitational area size. Several smaller pockets can be combined to form a larger vapor cavity. As the moment of the water jet transports the vapor cloud further away from the nozzle and into the surrounding medium, viscous forces reduce the jet velocity and there is a corresponding increase in pressure. This rise causes the pressure cavities to collapse the vapor cavities, further accelerating nearby water and forming localized microjets. Both liquid microjets and pressure pulses can exceed the damage threshold energy of the material and cause erosion. Due to the rapid loss of velocity, as the jet moves beyond the predetermined distance away from the nozzle, the kinetic energy of the stream no longer exceeds the threshold energy, and pressure waves and microjets from the collapsed cavitation cloud are eroded. Become the main style for
多くの実施形態では、キャビテーションは、圧力の局所変化のみに依存しており、熱変動が予期されないことを意味する、等温現象にする。実験的に、蒸気キャビテーションがサイズを増大させると、潜熱が周辺液体から引き出され、温度の非常にわずかな降下(約0.35度)を観察することができる。多くの実施形態では、このプロセスは完全には等温ではないが、温度のほぼ無視できる変化は、ウォータージェット切断が、熱の影響を受けたゾーンを要求しない機械加工感受性部品に有用である理由である。 In many embodiments, cavitation is an isothermal phenomenon that depends only on local changes in pressure, meaning that thermal fluctuations are not expected. Experimentally, as vapor cavitation increases in size, latent heat is drawn from the surrounding liquid and a very slight drop in temperature (about 0.35 degrees) can be observed. In many embodiments, the process is not completely isothermal, but the almost negligible change in temperature is because water jet cutting is useful for machining sensitive parts that do not require heat affected zones. is there.
多くの実施形態では、物質除去の主要な様式になる、圧力パルスおよびマイクロジェット浸食は、限定浸食半径である。キャビテーションが、周囲液体圧力に対するウォータージェットの圧力差に起因して起こるため、ジェットが減速し、圧力が周辺液体と平衡状態になるにつれて、空洞が崩壊する前に、蒸気空洞は最大距離までしか存在することができない。結果として、水面下の水中ジェット切断は、それらが消散する前の圧力パルスおよびマイクロジェットの範囲に起因して、実質的に自己制限的になり、切断するための非常に安全かつ高精度のツールとなる。代替実施形態では、減速させるようにジェットに作用する比較的最小限の力があるため、ガス状ウォータージェットは、はるかに長い距離で閾値エネルギーを超える高い運動エネルギーを有し得る。 In many embodiments, pressure pulses and microjet erosion, which are the primary modes of material removal, are limited erosion radii. As cavitation occurs due to the pressure difference of the water jet with respect to the surrounding liquid pressure, as the jet slows down and the pressure equilibrates with the surrounding liquid, the vapor cavities only exist up to the maximum distance before the cavities collapse. Can not do it. As a result, submerged underwater jet cutting becomes virtually self-limiting due to the range of pressure pulses and microjets before they dissipate, and is a very safe and precise tool for cutting Becomes In an alternative embodiment, a gaseous water jet may have high kinetic energy above threshold energy over much longer distances, since there is a relatively minimal force acting on the jet to slow it down.
図5は、実施形態による、切断の最大組織浸透深さ、およびノズルを通した流速を示す。最大浸透深さは、「冷たい」アクァアブレーション炎域を備える、ジェットのキャビテーション気泡の長さに実質的に対応する。アブレーションの最大組織浸透深さは、流速に直接対応し、多くの実施形態では、流速に直線的に関連する。 FIG. 5 shows the maximum tissue penetration depth of the cut and the flow rate through the nozzle, according to an embodiment. The maximum penetration depth substantially corresponds to the length of the jet's cavitation bubbles with a "cold" ablation flame zone. The maximum tissue penetration depth of the ablation directly corresponds to the flow rate, and in many embodiments, is linearly related to the flow rate.
キャビテーションを伴う炎域は、本明細書に説明されるようなノズルおよび回転プローブを用いて、約50ml/分〜約250ml/分の範囲内の流速に対応する10個のフロー設定とともに示される。最大浸透深さは、50ml/分で約4mm〜250ml/分で約20mmに及ぶ。 A flame zone with cavitation is shown with ten flow settings corresponding to flow rates in the range of about 50 ml / min to about 250 ml / min using nozzles and rotating probes as described herein. The maximum penetration depth ranges from about 4 mm at 50 ml / min to about 20 mm at 250 ml / min.
図5の差込図は、実施形態による、前立腺BPHのモデルとして切断されたジャガイモを示す。ジャガイモの最大浸透深さは、BPHの最大切断深さに密接に対応する。ジャガイモは、本明細書で説明されるようなノズルおよび回転プローブを用いて、約50ml/分〜約250ml/分の範囲内の流速に対応する6つのフロー設定を用いて切断されて示される。最大浸透深さは、50ml/分で約4mm〜250ml/分で約20mmに及び、本明細書に説明されるような冷「炎域」を含むジェットのキャビテーションの画像と一致する。 The inset of FIG. 5 shows a cut potato as a model of prostate BPH, according to an embodiment. The maximum penetration depth of the potato closely corresponds to the maximum cutting depth of the BPH. Potatoes are shown cut using a nozzle and rotating probe as described herein using six flow settings corresponding to flow rates in the range of about 50 ml / min to about 250 ml / min. The maximum penetration depth ranges from about 4 mm at 50 ml / min to about 20 mm at 250 ml / min, consistent with images of jet cavitation including cold "flame zones" as described herein.
多くの実施形態では、キャビテーション雲の成長および長さは、本明細書で説明されるような適切に構成されたノズルについて、注入圧力に比例する流速の関数を含み、その逆も同様である。圧力が上昇するにつれて、最大浸食半径は、直線的に増加するように見え、これは、図5の最大浸透深さとして示されている。 In many embodiments, cavitation cloud growth and length include a function of flow rate that is proportional to injection pressure, and vice versa, for a properly configured nozzle as described herein. As pressure increases, the maximum erosion radius appears to increase linearly, which is shown as the maximum penetration depth in FIG.
連続またはパルス状流れのいずれかにおいて、ノズルを通して水を推し進めるために、既知の高圧ポンプを使用することによって、高速キャビテーションジェットを作成することができる。ポンプによって生成される流れのタイプにかかわらず、キャビテーション現象は、蒸気空洞の不安定な性質に起因してパルス状であり得、空洞形成は、本明細書で説明されるような連続流れジェットでさえもパルス状であり得る。特定の理論に束縛されるわけではないが、パルス状ウォータージェットおよび連続流れウォータージェットの両方が、所定の時間量にわたって等価な量の物質浸食をもたらし得ると考えられる。多くの実施形態では、ノズルの幾何学形状は、本明細書で説明されるような流動力学およびキャビテーションプロセスを提供するように構成される。多くの実施形態では、ノズルは、ノズル自体の内側で起こり得るキャビテーションに関連し得る、ウォータージェット出口における緊密な収縮を阻止するように構成される。多くの実施形態では、鋭い角は、水を壁から分離させてノズル中心線に向かって集中させ、ノズル壁によって引き起こされる摩擦効果を同時に低減させながら、ウォータージェット経路をさらに収縮させる。これは、対応する圧力降下および蒸気空洞形成とともに、増加した速度をもたらす。蒸気空洞形成は、それらの最終的な崩壊が乱流をもたらし、浸食深さに影響を及ぼし得るため、全体の流動力学に影響し得る。当業者は、過度の実験を伴わずに、本明細書で説明されるような組織除去を提供するように、適切なノズルの幾何学形状および流速を判定する実験を行うことができる。 High speed cavitation jets can be created by using known high pressure pumps to propel water through the nozzle, either in continuous or pulsed flow. Regardless of the type of flow created by the pump, cavitation phenomena can be pulsed due to the unstable nature of the vapor cavities, and cavitation occurs with a continuous flow jet as described herein. Even the pulses can be pulsed. Without being bound by a particular theory, it is believed that both pulsed water jets and continuous flow water jets can provide an equivalent amount of material erosion over a given amount of time. In many embodiments, the nozzle geometry is configured to provide a flow mechanics and cavitation process as described herein. In many embodiments, the nozzle is configured to prevent tight contraction at the water jet outlet, which may be associated with possible cavitation inside the nozzle itself. In many embodiments, the sharp corners cause water to separate from the wall and concentrate toward the nozzle centerline, further contracting the water jet path while simultaneously reducing the frictional effects caused by the nozzle wall. This results in an increased velocity, with a corresponding pressure drop and vapor cavitation. Vapor cavitation can affect overall flow dynamics because their eventual collapse can result in turbulence and affect erosion depth. One of skill in the art can conduct experiments without undue experimentation to determine the appropriate nozzle geometry and flow rate to provide tissue removal as described herein.
(アクァアブレーション) (Aqua Ablation)
本明細書で説明されるような水面下のウォータージェット切断は、良性前立腺肥大(BPH)がある患者を処置するためにキャビテーション現象を利用する能力を有する。ジェットは、崩壊した蒸気空洞によって引き起こされる圧力パルスおよびマイクロジェットを通して、BPHで見られる過剰な軟組織成長を除去する。ウォータージェット方向は、多くの方法のうちの1つ以上において、デバイスのノズルの場所および配向を変化させることによって操作することができる。例えば、前後方向に沿ってノズルを並進させることによって、または、例えば、180度等の角度までノズルを回転させることによって、ならびにそれらの組み合わせのうちの1つ以上によってである。ハンドピースプローブは、前立腺の前方側に着座し得るため、所定の回転角度が、組織障害物をアブレーションするために使用されることができる。 Underwater waterjet cutting as described herein has the ability to exploit the cavitation phenomenon to treat patients with benign prostatic hyperplasia (BPH). The jet removes the excess soft tissue growth found in BPH through pressure pulses and microjets caused by collapsed vapor cavities. The water jet direction can be manipulated by changing the location and orientation of the device nozzles in one or more of many ways. For example, by translating the nozzles along the anterior-posterior direction, or by rotating the nozzles to an angle, such as, for example, 180 degrees, and by one or more of their combinations. Because the handpiece probe can sit on the anterior side of the prostate, a predetermined rotation angle can be used to ablate a tissue obstruction.
蒸気空洞形成およびその浸食強さは、注入圧力および流動力学の両方の関数であるため、圧力ならびにノズル幾何学形状を構成することによって、物質の深さを制御することができる。より大きい注入圧力が、より速い出口速度をもたらし得る。本明細書に説明されるように、ノズル幾何学形状はさらに、収縮に応じて速度を増加させることができ、ウォータージェットがベンチュリ効果を通して退出すると、圧力降下の程度に影響を及ぼし得る。これらの因子は、崩壊して圧力パルスおよびマイクロジェットを放出する前に、キャビテーション雲が成長して移動することができる、より長い距離をもたらし得る。アクァアブレーションシステムのノズル幾何学形状および圧力設定は、ユーザに精密制御を与え、キャビテーションジェットが所望の良性組織成長のみを除去することを確実にするように最適化されている。 Since the vapor cavitation and its erosion strength are a function of both injection pressure and flow dynamics, the depth of the material can be controlled by configuring the pressure and nozzle geometry. Higher injection pressures may result in higher outlet velocities. As described herein, the nozzle geometry can further increase velocity in response to contraction and can affect the degree of pressure drop as the water jet exits through the Venturi effect. These factors can lead to longer distances where cavitation clouds can grow and move before they collapse and emit pressure pulses and microjets. The nozzle geometry and pressure settings of the aqua ablation system are optimized to give the user fine control and ensure that the cavitation jet removes only the desired benign tissue growth.
本明細書で提供される画像は、実施形態によると、どのように組織浸食深さが圧力の関数であるかを示す。画像は、他の画像と比較して、より低い注入圧力について、より小さいキャビテーション雲の長さ、および対応する組織切除深さを示す。 The images provided herein show, according to embodiments, how tissue erosion depth is a function of pressure. The images show smaller cavitation cloud lengths and corresponding tissue ablation depths for lower injection pressures compared to other images.
多くの実施形態では、本明細書で説明されるようなアクァアブレーションは、動脈と静脈の実質的除去および損傷ならびに出血阻止を伴って、過剰な組織成長、例えば、BPHを除去可能である。多くの実施形態では、ジェットは、出血の減少を伴って、BPH等の成長組織および血管等のコラーゲン性組織の両方の閾値を上回るキャビテーションエネルギーを提供するように位置付けられる。キャビテーションによって提供される圧力パルスおよびマイクロジェットは、軟組織成長およびはるかに高い閾値エネルギーを有する血管のような他の構造を浸食するために必要とされる閾値エネルギーを超える。 In many embodiments, aqua ablation as described herein can remove excessive tissue growth, eg, BPH, with substantial removal and damage of arteries and veins and bleeding control. In many embodiments, the jets are positioned to provide cavitation energy above the threshold of both growing tissue, such as BPH, and collagenous tissue, such as blood vessels, with reduced bleeding. The pressure pulses and microjets provided by cavitation exceed the threshold energy required to erode soft tissue growth and other structures such as blood vessels with much higher threshold energy.
多くの実施形態では、有害な塞栓の生成が阻止される。蒸気空洞形成は、例えば、血流中にすでに存在している微細な空気の核から利益を享受し得る。キャビテーションは、いかなる付加的な空気もシステムに導入されることなく、核の成長をもたらし得る。さらに、空気ポケットがそれらの元の核サイズに戻って縮小し得るように、いったん局所ジェット圧力が蒸気圧を超えると、空洞が崩壊し得る。多くの実施形態では、キャビテーションが尿道周囲の生理食塩水に元来ある微量の空気に依存し、かつそれに制限されるので、塞栓形成が阻止され、ジェット圧力が上昇し始めると、蒸気空洞が迅速に消散する。 In many embodiments, the generation of harmful emboli is prevented. Vapor cavitation may, for example, benefit from fine air nuclei already present in the bloodstream. Cavitation can result in nuclear growth without any additional air being introduced into the system. Further, once the local jet pressure exceeds the vapor pressure, the cavities can collapse so that the air pockets can shrink back to their original core size. In many embodiments, as cavitation relies on and is limited to the small amount of air inherent in the periurethral saline, the embolization is prevented and as the jet pressure begins to rise, the vapor cavities quickly To dissipate.
図6は、実施形態による、図5に類似する最大組織浸透110 対 流速を示す。組織に対するノズル位置は、例えば、実質的浸食性、または実質的に選択的、ならびにそれらの組み合わせとして、組織切開を判定するために使用されることができる。脈管等のコラーゲン性組織より実質的により早い速度におけるBPH等の実質的に非コラーゲン性の組織の選択的組織除去105は、遷移閾値109を超えた距離に提供されることができる。高度に浸食性の実質的に非選択的な除去107は、例えば、閾値距離109未満の組織からの距離に提供されることができる。遷移閾値は、オフセットを伴って、実質的に線形関数を含み得る。例えば、傾きは、オフセットを伴って、遷移閾値より幾分急峻であり得る。 FIG. 6 shows a maximum tissue penetration 110 versus flow rate similar to FIG. 5, according to an embodiment. The nozzle position relative to the tissue can be used to determine a tissue incision, for example, as substantially erodible, or substantially selective, as well as combinations thereof. Selective tissue removal 105 of substantially non-collagenous tissue, such as BPH, at a substantially faster rate than collagenous tissue, such as a vessel, can be provided at a distance beyond the transition threshold 109. Highly erodable, substantially non-selective removal 107 can be provided, for example, at a distance from tissue less than threshold distance 109. The transition threshold may include a substantially linear function, with an offset. For example, the slope may be somewhat steeper than the transition threshold, with an offset.
選択的組織除去から高度に浸食性の実質的に非選択的な組織除去への閾値遷移は、流速およびノズルからの距離の多くの関数のうちの1つ以上を含んでもよい。例えば、閾値遷移は、例えば、線形関数、多項式関数、または実験的に判定された変換関数、ならびにそれらの組み合わせのうちの1つ以上を含んでもよい。当業者は、過度の実験を伴わずに、本明細書に説明されるような教示に従って、選択的除去および実質的浸食性組織除去のための距離を判定することができる。 The threshold transition from selective tissue removal to highly erosive, substantially non-selective tissue removal may include one or more of many functions of flow velocity and distance from the nozzle. For example, the threshold transition may include, for example, one or more of a linear function, a polynomial function, or an experimentally determined transform function, as well as combinations thereof. One of skill in the art can determine, without undue experimentation, the distance for selective removal and substantial erodible tissue removal according to the teachings described herein.
図7は、実施形態による、オフセットを伴って、最大浸透深さ110の傾きに類似する傾きを含む、選択的除去105から浸食性除去107への閾値109遷移を示す。オフセットは、本明細書に説明されるような流体ジェットパラメータに関連し得る。 FIG. 7 illustrates a threshold 109 transition from selective removal 105 to erodible removal 107, including a slope similar to the slope of maximum penetration depth 110, with an offset, according to an embodiment. The offset may be related to a fluid jet parameter as described herein.
図8Aおよび8Bは、実施形態による、選択的組織除去を示す。組織は、選択的組織除去を提供するために、遷移閾値を上回る距離に位置付けられることができる。図8Aは、選択的除去に先立った組織Tを示す。軟肉芽組織GTは、図8Bに示されるように、実質的に除去され、血管V等のコラーゲン性組織CTの除去は、阻止されることができる。実施形態に関連する研究は、本明細書に説明されるような飛散パルスが、内皮に影響を及ぼし得、これは、いくつかの実施形態による、凝血および出血低下に寄与し得ることを示唆する。 8A and 8B illustrate selective tissue removal according to an embodiment. The tissue can be positioned a distance above a transition threshold to provide selective tissue removal. FIG. 8A shows tissue T prior to selective removal. The soft granulation tissue GT is substantially removed, as shown in FIG. 8B, and removal of collagenous tissue CT, such as blood vessel V, can be prevented. Studies related to embodiments suggest that flying pulses as described herein may affect the endothelium, which may contribute to coagulation and reduced bleeding, according to some embodiments. .
図9Aおよび9Bは、実施形態による、高度に浸食性の組織除去を示す。図9Aは、除去に先立った組織Tを示す。図9Bは、除去後の組織を示す。血管Vを含むコラーゲン性組織CTは、除去プロファイルRPを用いて示されるように、BPH等の実質的にコラーゲンがより少ない肉芽組織GTと実質的に同じ速度で除去されることができる。高度に浸食性の組織除去は、本明細書に説明されるように提供される流速のための遷移閾値未満の距離に位置付けられるノズルを用いて提供されることができる。 9A and 9B show highly aggressive tissue removal according to an embodiment. FIG. 9A shows the tissue T prior to removal. FIG. 9B shows the tissue after removal. Collagenous tissue CT containing blood vessels V can be removed at substantially the same rate as granulation tissue GT, which has substantially less collagen, such as BPH, as shown using the removal profile RP. Highly aggressive tissue removal can be provided with a nozzle positioned at a distance below a transition threshold for the flow rates provided as described herein.
多くの実施形態では、血管Vの内皮細胞内膜Eは、微小凝血、凝血、塞栓、または微小塞栓、および本明細書に説明されるような1つ以上の生物学的応答のうちの1つ以上を提供するように影響を受け得る。多くの実施形態では、誘発性微小凝血Cは、閉塞された組織の血管および毛細血管を実質的に閉塞することができる。 In many embodiments, the endothelial lining E of the blood vessel V is one of microcoagulation, blood clots, emboli, or microemboli, and one or more biological responses as described herein. You can be influenced to provide the above. In many embodiments, the induced microcoagulation C can substantially occlude blood vessels and capillaries of the occluded tissue.
図10は、実施形態による、圧潰された脈管壁CWを示す。圧潰された脈管壁CWは、本明細書に説明されるような高度に浸食性のキャビテーションを用いて生成されることができる。多くの実施形態では、キャビテーションおよびジェットは、脈管壁Wの圧潰を誘発することができる。脈管壁の圧潰は、脈管Vの切開された端部を通る血流を阻止することができる。 FIG. 10 shows a collapsed vessel wall CW, according to an embodiment. The collapsed vessel wall CW can be created using highly erosive cavitation as described herein. In many embodiments, cavitation and jets can induce crushing of the vessel wall W. Crushing of the vessel wall can block blood flow through the cut end of vessel V.
脈管壁は、キャビテーションに応答して、多くの方法のうちの1つ以上において、血流を阻止することができる。多くの実施形態では、切断された脈管の端部は、増加した表面積を提供し、血小板および血液細胞との相互作用を提供し、凝血を誘発させる、切断されたコラーゲンの束を含み得る。血管のすり切れた端部は、例えば、出血を阻止するように、切られた血管の端部に向かって内向きに延在し得る。代替として、または組み合わせて、血管の内皮は、脈管内に凝血を提供するように影響を受け得る。 The vessel wall can block blood flow in one or more of a number of ways in response to cavitation. In many embodiments, the severed vessel ends may include a cleaved collagen bundle that provides increased surface area, provides interaction with platelets and blood cells, and induces clotting. A worn end of a blood vessel may extend inward toward an end of the cut blood vessel, for example, to prevent bleeding. Alternatively, or in combination, the endothelium of the blood vessels can be affected to provide blood clots within the vessel.
図11Aは、実施形態による、飛散パルスを用いて組織を除去する、ウォータージェット炎域101を示す。多くの実施形態では、水飛散パルスは、血管Vの管腔に沿って剪断波121を誘発する。本明細書に説明されるような複数の飛散パルスは、血管内の液体の発振を提供することができる。多くの実施形態では、発振は、炎域が衝打する組織領域からある距離において脈管壁Wを横断して伝搬する剪断波を提供する。本剪断波は、図11Aに示されるように、キャビテーション103と接触される領域からある距離において凝血を誘発させることができる。ジェットからある距離における脈管の破壊は、例えば、脈管の内皮層Eの剪断、ある距離における複数の内皮細胞の溶解、複数の赤血球RBCの剪断、複数の赤血球の溶解、血小板の剪断、血管壁からの内皮細胞の部分的除去、内皮細胞の完全除去、フィブリンまたは凝血の発生、ならびにそれらの組み合わせのうちの1つ以上を含み得る。 FIG. 11A shows a water jet flame zone 101 for removing tissue using flying pulses, according to an embodiment. In many embodiments, the water splash pulse triggers a shear wave 121 along the lumen of blood vessel V. Multiple splattering pulses as described herein can provide for oscillation of fluid within a blood vessel. In many embodiments, the oscillations provide a shear wave that propagates across the vessel wall W at a distance from the tissue region struck by the flame zone. This shear wave can trigger a blood clot at a distance from the area in contact with the cavitation 103, as shown in FIG. 11A. Disruption of a vessel at a distance from the jet may include, for example, shearing of the endothelial layer E of the vessel, lysis of multiple endothelial cells at a distance, shearing of multiple red blood cells RBC, lysing of multiple red blood cells, shearing of platelets, vascular It may include one or more of partial removal of endothelial cells from the wall, complete removal of endothelial cells, development of fibrin or coagulation, and combinations thereof.
多くの実施形態では、複数の飛散パルスは、例えば、約5〜約20飛散パルス/ポンプのパルスの範囲内のポンプのパルス毎に少なくとも約2つの飛散パルスを含む。飛散パルスは、例えば、本明細書に説明されるような高度に浸食性の飛散パルス、または本明細書に説明されるような選択的飛散パルス、ならびにそれらの組み合わせを含んでいてもよい。 In many embodiments, the plurality of splatter pulses include at least about two splatter pulses per pump pulse, for example, in the range of about 5 to about 20 splatter pulses / pump pulse. The flying pulse may include, for example, a highly aggressive flying pulse as described herein, or a selective flying pulse as described herein, as well as combinations thereof.
実施形態に関連する研究は、飛散パルスを含むジェットの実質的に浸食性の域が、本明細書に説明されるような凝血増加の提供に効果的であり得ることを示唆する。代替として、または組み合わせて、選択的組織除去域は、本明細書に説明されるような増加し凝血の提供に効果的であり得る。 Studies related to the embodiments suggest that the substantially erosive zone of the jet containing the splattering pulse may be effective in providing increased clotting as described herein. Alternatively or in combination, the selective tissue removal zone may be effective in providing increased coagulation as described herein.
図11Bは、実施形態による、血管Vへの破壊123を示す。本明細書に説明されるような内皮Eの破壊および対応する凝血Cは、組織除去プロファイルRPからある距離125に示される。 FIG. 11B illustrates disruption 123 to blood vessel V, according to an embodiment. Destruction of the endothelium E and the corresponding clot C as described herein is shown at a distance 125 from the tissue removal profile RP.
本開示の好ましい実施形態が、本明細書で示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが当業者に明白となるであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、多数の変形例、変更、および置換が当業者に明白となるであろう。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される本開示の実施形態の種々の代替案が採用されてもよいことを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項およびそれらの同等物の範囲のみによって、定義されるものとする。 While preferred embodiments of the present disclosure have been shown and described herein, it will be obvious to those skilled in the art that such embodiments are provided by way of example only. Numerous variations, changes, and substitutions will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present disclosure. It is to be understood that various alternatives to the embodiments of the disclosure described herein may be employed without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the invention should be defined only by the scope of the appended claims and their equivalents.
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